Система и способ контроля трубопроводов импульсными вихревыми токами
Изобретение относится к неразрушающему контролю трубопроводов. Система контроля трубопроводов импульсными вихревыми токами содержит множество ступеней, разнесенных в продольном направлении одна от другой и адаптированных к перемещению между сжатым состоянием и растянутым состоянием; и множество датчиков, размещенных вокруг, по меньшей мере, участка окружности каждой из множества ступеней в сжатом состоянии, по меньшей мере, с одним зазором между датчиками в каждой из множества ступеней в растянутом состоянии, причем множество датчиков размещено так, что, по меньшей мере, один зазор в первой одной из множества ступеней совмещен с участком второй одной из множества ступеней, имеющей размещенные на ней датчики импульсных вихревых токов, так, что обеспечен полный охват трубопровода датчиками импульсных вихревых токов. Технический результат - облегчение контроля внутренней поверхности трубопроводов, имеющих резкие повороты и вентили. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 7 ил.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится, в общем, к неразрушающему контролю трубопроводов и, в частности, к способу и устройству для контроля электропроводных структур с применением импульсных вихревых токов.
Трубопроводы широко используются в ряде отраслей промышленности для транспортировки больших количеств материалов из одного места в другое. Использование трубопроводов обеспечивает дешевизну и эффективность транспортировки ряда текучих сред типа нефти и/или газа. По трубопроводам может также осуществляться транспортировка порошкообразных материалов и других твердых частиц малого размера, суспендированных в жидкостях. Подземные и подводные (глубоководные) трубопроводы в основном используются для транспортировки огромных количеств продуктов переработки нефти и газа, имеющих важное значение для отраслей промышленности, связанных с поставками энергоресурсов, причем обычно такая транспортировка осуществляется под высоким давлением, при экстремальных температурах и при высоких скоростях потока.
По мере старения инфраструктуры трубопровода дефекты в составляющих его трубах могут вызывать ухудшение целостности трубопровода. Коррозия трубопровода может быть обусловлена небольшими слабыми участками, оседанием грунта, проектами локального строительства, сейсмической активностью, погодой и просто износом в процессе нормальной эксплуатации и может приводить к дефектам и аномалиям в трубопроводе. Таким образом, изъяны или дефекты и аномалии могут появляться на поверхности трубопровода в форме коррозии, механических повреждений, усталости, трещин, напряжений, коррозионных трещин, водородных растрескиваний или деформаций в виде вмятин или складок.
Эксплуатация и защита действующих трубопроводных сетей является сложной задачей. В существующих современных системах линейного контроля используют устройства, известные как приборы контроля трубопроводов (PIG), для прохождения секций трубы in situ и предоставления данных, которые могут быть подвергнуты оценке с целью определения структурных дефектов. В процессе прохождения внутри трубопровода такие PIGи собирают данные от многочисленных датчиков. Длина типичного единичного пробега PIGа может составлять более 100 км. Использование PIGа позволяет осуществлять оценку целостности секции трубопровода без дорогостоящего извлечения и удаления изоляции с целью получения доступа к внешней стенке и проводить неразрушающий контроль секции трубопровода.
Для сбора информации о трубопроводах в PIGах могут быть использованы датчики на основе широкого диапазона технологий. Примеры технологий, которые могут быть использованы, включают в себя рассеяние магнитного потока (MFL), ультразвук (UT) или вихревые токи (EC). Каждая из этих технологий имеет свои ограничения. Например, системы MFL основаны на постоянных магнитах с сильными полями, являющихся большими, тяжелыми и имеющих значительную силу сопротивления перемещению. В результате, PIGи с использованием технологии MFL подходят для контроля трубопроводов с относительно плавными изгибами. Способ с использованием UT предполагает механический контакт со стенками трубы и не подходит для газовых труб или загрязненных стенок. Существующие EC-PIGи обычно используются для контроля немагнитных металлических трубопроводов. Проблемой труб из углеродистой стали является обусловленная их магнитной проницаемостью относительно малая глубина проникновения вихревых токов, решение которой заключается в переходе на низкие частоты с использованием катушек большой индуктивности для обеспечения большой глубины проникновения и интеграции участков большой площади с целью предотвращения локальных изменений магнитной проницаемости. Необходимость большой глубины проникновения магнитного поля и интеграции участков большой площади делает EC-PIGи неподходящими для использования в условиях суженных трубопроводов, имеющих относительно остроугольные изгибы.
Для преодоления некоторых из вышеупомянутых проблем были разработаны технологии возбуждения EC автономным источником поля и в результате переходного процесса. Однако технологии возбуждения EC автономным источником поля и в результате переходного процесса не позволяют облегчить проведение контроля трубопроводов большого диаметра, изготовленных из толстой углеродистой стали, с высоким пространственным разрешением для обнаружения участков точечной коррозии с помощью перемещающегося PIGа. Так как в системах возбуждения EC автономным источником поля используется пространственное разделение возбуждающего и воспринимающего элементов, большие участки, расположенные рядом с резкими поворотами и вентилями, остаются не подвергнутыми контролю. Кроме того, технологии возбуждения EC автономным источником поля и в результате переходного процесса не обеспечивают снижения потребления энергии для автоматических PIGов. Все это позволяет сделать вывод о целесообразности создания PIGа, адаптированного к облегчению контроля внутренней поверхности трубопроводов, имеющих резкие повороты и вентили, с уменьшенным рабочим зазором.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В нескольких словах, в соответствии с одним типичным примером осуществления настоящего изобретения предложено устройство контроля трубопроводов импульсными вихревыми токами. Устройство контроля трубопроводов импульсными вихревыми токами содержит множество ступеней, разнесенных в продольном направлении одна от другой и адаптированных к перемещению между сжатым состоянием и растянутым состоянием, и множество датчиков, размещенных вокруг, по меньшей мере, участка окружности каждой из множества ступеней в сжатом состоянии, по меньшей мере, с одним зазором между датчиками в каждой из множества ступеней в растянутом состоянии, причем множество датчиков размещено так, что, по меньшей мере, один зазор в первой одной из множества ступеней совмещен с участком второй одной из множества ступеней, имеющей размещенные на ней датчики.
Раскрыт также способ оценки трубопровода. В типичном примере осуществления этот способ содержит этапы, на которых устройство измерения импульсных вихревых токов перемещают сквозь трубопровод, причем устройство измерения импульсных вихревых токов содержит множество ступеней, причем каждая из множества ступеней адаптирована к перемещению между сжатым состоянием, при котором множество датчиков размещено вокруг, по меньшей мере, участка окружности каждой из множества ступеней без зазора между ними, и растянутым состоянием, при котором между датчиками, установленными на каждой из множества ступеней, существует, по меньшей мере, один зазор и множество датчиков размещено так, что зазор между датчиками, размещенными вокруг первой одной из множества ступеней в растянутом состоянии совмещен с и смещен в продольном направлении от местоположения, по меньшей мере, некоторых из множества датчиков вокруг, по меньшей мере, второй одной из множества ступеней, и размещают устройство измерения импульсных вихревых токов в сжатом состоянии для прохождения через суженный участок трубопровода.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие признаки, особенности и преимущества настоящего изобретения станут более понятными после прочтения приводимого ниже подробного описания, сопровождаемого ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые позиции обозначают одинаковые детали на всех чертежах, причем
фиг. 1 - блок-схема системы контроля трубопроводов согласно типичному примеру осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 - поперечное сечение прибора контроля трубопроводов (PIG) согласно типичному примеру осуществления настоящего изобретения;
фиг. 3 - схематичный вид многоступенчатого PIGа согласно типичному примеру осуществления настоящего изобретения;
фиг. 4 - схематичный вид сектора датчиков многоступенчатого PIGа согласно типичному примеру осуществления настоящего изобретения;
фиг. 5 - график сигналов импульсных вихревых токов (PEC), используемый для объяснения принципа действия PIGа согласно типичному примеру осуществления настоящего изобретения;
фиг. 6 - блок-схема, иллюстрирующая типичный пример осуществления электрической схемы, которая может быть использована для обработки данных, полученных с помощью PIGа согласно типичному примеру осуществления настоящего изобретения; и
фиг. 7 - блок-схема последовательности типичных этапов работы датчика PEC согласно типичному примеру осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Типичные примеры осуществления настоящего изобретения касаются проверки эффективности трубопроводов. В частности, прибор контроля трубопроводов (PIG) содержит множество ступеней датчиков, каждая из которых содержит множество секторов датчиков. Для получения информации о возможных дефектах или ухудшении состояния стенок трубопровода от датчиков в PIGе используется технология импульсных вихревых токов (PEC). Как поясняется ниже, использование технологии PEC позволяет размещать датчики таким образом, что PIG может находиться как в сжатом состоянии, так и в растянутом состоянии. В сжатом состоянии PIG может проходить относительно остроугольные изгибы в трубопроводе.
На фиг. 1 представлен схематичный вид системы контроля трубопроводов, в целом обозначенной ссылочной позицией 10. Система 10 контроля трубопроводов, адаптированная к контролю трубопровода 12, содержит прибор 14 контроля трубопроводов (PIG). PIG 14 представляет собой сканирующее устройство, размещаемое в трубопроводе и используемое для сбора данных о состоянии стенок трубопровода 12. Данные могут быть подвергнуты анализу с целью определения потенциальных дефектов типа слабых мест и т.п. в стенках трубопровода. PIG 14 может перемещаться по длине трубопровода с потоком текучей среды в трубопроводе. В типичном примере осуществления, иллюстрированном на фиг. 1, для получения данных о состоянии стенок трубопровода 12 в PIGе 14 используются датчики или зонды импульсных вихревых токов (PEC).
PIG 14 содержит первую ступень 16 датчиков и вторую ступень 18 датчиков. Конструкция первой ступени 16 датчиков и второй ступени 18 датчиков такова, что каждая из них может находиться в растянутом состоянии и в сжатом состоянии. В сжатом состоянии первая ступень 16 датчиков и вторая ступень 18 датчиков могут иметь достаточно малый диаметр, чтобы обеспечить PIG 14 возможность прохождения относительно остроугольных изгибов внутри трубопровода 12 по сравнению с препятствиями, которые этот прибор может проходить при растянутом состоянии ступеней 16, 18 датчиков.
В примере осуществления, иллюстрированном на фиг. 1, PIG 14 дополнительно содержит позиционный компонент (POC) 20, который определяет положение и ориентацию PIG 14 в трубопроводе 12. Кроме того, PIG 14 включает в себя систему 22 сбора данных (DAS) для приема данных, собираемых первой ступенью 16 датчиков и второй ступенью 18 датчиков. Источник 24 питания (PS) обеспечивает подачу питания на первую ступень 16 датчиков, вторую ступень 18 датчиков, POC 20 и DAS 22, а также и на другие ассоциированные компоненты PIG 14. Специалистам в данной области техники очевидно, что PIG 14 может дополнительно содержать дополнительные компоненты типа встроенных часов для проставление метки времени на каждую запись, полученную с помощью DAS 22 или т.п. Точно так же система 10 контроля трубопроводов может включать в себя дополнительные компоненты, подобные магнитометрам или магнитным регистраторам, одометрам и внешним часам, предназначенным для записи положения и всего расстояния, пройденного прибором PIG 14.
Фиг. 2 - поперечное сечение PIGа 14, представленного на фиг. 1, проходящее через центральную ось 36 прибора. Чертеж в целом обозначен ссылочной позицией 26. Поперечное сечение, представленное на фиг. 2, иллюстрирует работу одной из ступеней датчиков, представленных на фиг. 1. В иллюстративных целях на фиг. 2 представлена первая ступень 16 датчиков (фиг. 1). Первая ступень 16 датчиков содержит множество секторов 28, 30, 32 и 34 датчиков. Секторы 28, 30, 32 и 34 датчиков, показанные на фиг. 2 штрихпунктирными линиями, находятся в сжатом состоянии. Позициями 128, 130, 132 и 134 обозначены соответственно те же самые секторы датчиков, находящиеся в растянутом положении относительно центральной оси 36.
Каждый из множества секторов 28, 30, 32 и 34 датчиков прикреплен к механизму 38 расширения, который может содержать пружину, гидравлическую систему или т.п., для перемещения соответствующего сектора датчиков между сжатым состоянием и растянутым состоянием. В сжатое положении диаметр PIGа 14 может составлять приблизительно 60-70% от его значения в растянутом состоянии. Перемещение ступеней 16, 18 датчиков в сжатое состояние позволяет PIGу 14 свободно проходить через относительно остроугольные изгибы или другие препятствия в трубопроводе 12.
Фиг. 3 - схематичный вид, демонстрирующий ступени 16, 18 датчиков многоступенчатого PIGа 14, представленного на фиг. 1. Чертеж в целом обозначен ссылочной позицией 40. Первая ступень 16 датчиков и вторая ступень 18 датчиков показаны на фиг. 3 штриховыми линиями. Первая ступень 16 датчиков содержит секторы 30, 32 и 34 датчиков. Каждый из секторов датчиков 30, 32 и 34 содержит множество датчиков 42, которые в данном документе могут также именоваться приемниками. Точно так же вторая ступень 18 датчиков содержит сектор 44 датчиков и сектор 46 датчиков. Каждый из секторов 44, 46 датчиков содержит множество приемников 42. В типичном примере осуществления датчики размещены на секторах датчиков первой ступени 16 датчиков и второй ступени 18 датчиков так, что в растянутом состоянии и первая ступень 16 датчиков, и вторая ступень 18 датчиков могут полностью охватывать трубопровод по окружности. Кроме того, положение секторов 44, 46 датчиков относительно секторов 30, 32 и 34 датчиков может быть таким, что при растянутом состоянии обеих ступеней датчиков секторы 44 и 46 датчиков второй ступени 18 датчиков будут охватывать участки окружности трубопровода, соответствующие зазорам между секторами 30, 32 и 34 датчиков первой ступени 16 датчиков. Следовательно, при растянутом состоянии ступеней 16, 18 датчиков может быть обеспечен полный охват трубопровода 12 по окружности.
Для получения данных о состоянии трубопровода 12 через посредство датчиков целесообразно, чтобы PIG 14 (фиг. 1) был адаптирован к использованию технологии возбуждения импульсных вихревых токов (PEC). В системе PEC используется направление сигналов PEC в сторону стенок трубопровода 12, а также прием и измерение отраженных сигналов. Технология PEC отличается от технологии возбуждения вихревых токов автономным источником поля. В системе возбуждения вихревых токов автономным источником поля возбуждение катушки возбуждения обеспечивается сигналом синусоидального тока. Для получения эффективных результатов катушка возбуждения должна быть физически отделена от датчиков относительно большим расстоянием, чтобы облегчить прием отраженного сигнала от трубопровода, подвергаемого проверке.
В отличие от этого в системе PEC входной сигнал синусоидальной формы замещается последовательностью импульсов тока возбуждения. Возбуждение катушки возбуждения осуществляется в течение длительности начального импульса. Затем предусмотрена стабилизация тока. Отраженные сигналы достигают датчиков в течение периода стабилизации. Это позволяет наблюдать относительно малые изменения, соответствующие потенциальному повреждению в трубопроводе 12. Кроме того, система PEC позволяет сделать PIG 14 более компактным, так как катушка возбуждения может быть размещена на более близком расстоянии от принимающих датчиков. В типичном примере осуществления катушка возбуждения может быть размещена рядом с одним или более из принимающих датчиков.
Для ясности на фиг. 3 представлены только три сектора датчиков первой ступени 16 датчиков и два сектора датчиков второй ступени 18 датчиков. Специалистам в данной области техники очевидно, что точное число секторов датчиков в ступени датчиков не является существенной особенностью настоящего изобретения. Более того, в основу выбора числа секторов датчиков может быть положен ряд конструкционных соображений, включая наличие достаточного числа секторов датчиков во второй ступени датчиков для обеспечения соответствия числу зазоров между секторами датчиков в первой ступени датчиков при растянутом состоянии ступеней датчиков.
Описываемое выше расположение датчиков обеспечивает возможность равномерного охвата поверхности во время контроля трубопровода. Если в качестве примера предположить, что в каждой ступени PIGа имеется четыре ступени, то диаметр можно считать разделенным на четыре шага в окружном направлении между секторами датчиков. Для сбора импульсных откликов от стенки трубопровода, имеющего шаг 4,9 мм в окружном направлении, в трубопроводе с внутренним диаметром 300 мм может потребоваться в общей сложности 192 приемных датчика или преобразователя. Если предположить наличие двух ступеней датчиков и четырех сектора датчиков в каждой ступени, то каждый сектор может иметь 24 датчика, размещенных в виде четырех линеек из шести датчиков, расположенных в сетке пространственных координат с шагом 19,6 мм. Для обеспечения полного охвата поверхности трубопровода 12 с сеткой, деление которой составляет 4,9 мм, линейки могут быть последовательно смещены в окружном направлении на 4,9 мм.
Комбинация катушки возбуждения большой площади и относительно малых приемных датчиков может обеспечить высокое разрешение изображения стенки трубопровода 12, формируемого вихревыми токами. В описываемом примере для одновременного возбуждения всех восьми катушек возбуждения системе может потребоваться только один возбуждающий импульс. Для облегчения измерения импульсного отклика на вихревые токи, индуцированные только соседней катушкой возбуждения, датчики могут быть размещены настолько близко к виткам катушки возбуждения, насколько это возможно.
Фиг. 4 - схематичное изображение сектора датчиков многоступенчатого PIGа согласно типичному примеру осуществления настоящего изобретения. Чертеж в целом обозначен ссылочной позицией 48. Фиг. 4 иллюстрирует типичный пример осуществления, который может быть использован для каждого из секторов датчиков, представленных на фиг. 3. В иллюстративных целях на фиг. 4 представлен сектор 30 датчиков первой ступени 16 датчиков. Средством возбуждения соответствующих датчиков в секторе 30 датчиков служит катушка 74 возбуждения. Катушка возбуждения используется для инжекции импульсного магнитного потока в стенку трубопровода 12. Как поясняется ниже со ссылками на фиг. 5, эту инжекцию целесообразно осуществлять с помощью прямоугольного импульса электрического тока от генератора импульсов (см. фиг. 6).
Сектор 30 датчиков содержит множество преобразователей 50, 52, 54, 56, 58 и 60, размещенных в виде вертикальных линеек, как показано на фиг. 4. На фиг. 4 каждый из преобразователей 50, 52, 54, 56, 58 и 60 имеет свою собственную ссылочную позицию, но в целом они соответствуют датчикам 42, представленным на фиг. 3. В качестве примера на фиг. 4 показан сектор 30 датчиков, однако подобным образом могут быть размещены и другие секторы датчиков данной ступени датчиков. Линейки, образованные преобразователями 50, 52, 54, 56 и 58, смещены одна относительно другой на четверти диаметра преобразователей. То есть преобразователи размещены так, что центровая линия 64 преобразователя 50 (в составе второй линейки слева) проходит через преобразователь 58 (четвертой и последней линейки слева) приблизительно на расстоянии четверти диаметра от верхней части датчика 58. Центровая линия 68 датчика 52 (в составе первой линейки слева) проходит через преобразователь 58 приблизительно на расстоянии четверти диаметра от нижней части датчика 58. Центровая линия 70 преобразователя 60 (в составе третьей линейки слева) проходит между датчиком 58 и датчиком 62. Наконец, центровая линия 72 преобразователя 54 проходит через датчик 62 приблизительно на расстоянии одной четверти диаметра от верхней части датчика 62. Типичное расположение датчиков, представленное на фиг. 4, обеспечивает охват трубопровода 12 с перекрытием.
Представленный на фиг. 5 график служит для объяснения использования технологии PEC в PIGе 14 (фиг. 1). График в целом обозначен ссылочной позицией 76. Ось 78 X в верхней части графика 76 соответствует времени в миллисекундах. Ось 80 Y в верхней части графика 76 соответствует индукционному току через катушку возбуждения типа катушки 74 возбуждения (фиг. 4). Сигнал 82 индукционного тока PEC представлен графиком в системе координат, образованной осью 78 X и осью 80 Y. На фиг. 5 показано быстрое нарастание индукционного тока приблизительно в течение 0,01 мс до относительно устойчивого уровня, длящегося приблизительно в течение 0,01-50 мс, и последующее его резкое снижение.
В нижней части фиг. 5 представлен соответствующий сигнал напряжения, индуцированного в приемных датчиках типа преобразователей 52, 54, 56, 58, 60 и 62, показанных на фиг. 4. Ось 86 X в нижней части графика соответствует времени в миллисекундах. Ось 88 Y соответствует сигнальному напряжению. Сигнал 90 напряжения датчиков иллюстрирует соответствующее напряжение датчиков в зависимости от сигнала индукционного тока в верхней части графика на фиг. 5. Как показано, сигнал 90 напряжения датчиков имеет относительно высокий уровень в период быстрого нарастания индукционного тока 82. Затем, в период стабилизации сигнала 82 индукционного тока PEC наблюдается медленное снижение значения сигнала 90 напряжения. Так как на сигнал, принимаемый преобразователями, могут оказывать влияние поврежденные участки трубопровода, то значение сигнала 90 напряжения датчиков в различные моменты времени может соответствовать повреждению трубопровода 12. Путем измерения значения сигнала 90 напряжения датчиков в различные моменты времени можно создать математическую модель эффективности трубопровода типа трубопровода 12. Как показано на фиг. 5, на основе измерений сигнала 90 напряжения датчиков может быть выведено уравнение аппроксимации параметризованной кривой. Во время операции измерений может быть определено и сохранено несколько параметрических коэффициентов 92, соответствующих сигналу 90 напряжения датчиков. Более того, хранение во встроенной памяти PIGа 14 только коэффициентов является выгодным с экономической точки зрения, так как позволяет сохранить данные, соответствующие представлению расширенной секции трубопровода 12, для более поздней оценки. Параметрические коэффициенты 92 могут быть позднее использованы для восстановления сигнала 90 напряжения датчиков с целью определения потенциальных аномалий на поверхности трубопровода 12.
Для определения параметрических коэффициентов 92, характеризующих состояние трубопровода, к фактическому значению, полученному для сигнала 90 напряжения датчиков, может быть применена подпрограмма сжатия. Считается, что эта форма параметризации обеспечивает базис для достаточной оценки стенок трубопровода 12 в типичном диапазоне условий отслаивания датчика, значений проницаемости образца, его удельной проводимости и толщины, ожидаемых во время нормальной работы датчика импульсных вихревых токов для его предполагаемой работы.
Фиг. 6 - блок-схема, демонстрирующая типичный пример осуществления электрической схемы, которая может быть использована для обработки данных, полученных с помощью PIGа 14. Блок-схема в целом обозначена ссылочной позицией 110. Для подачи сигнала PEC на типичный сектор 30 датчиков модуль 112 управления адаптирован к управлению генератором 114 импульсов. В примере осуществления, иллюстрированном фиг. 6, данные от каждой из четырех линеек датчиков на секторе 30 датчиков поступают на соответствующую схему 116, 118, 120 или 122 предварительной обработки. Модули 116, 118, 120 и 122 предварительной обработки выполняют предварительную фильтрацию и ограничение амплитуды на данные. После обработки с помощью схем предварительной обработки данные поступают на соответствующие схемы 124, 126, 128 или 130 полиномиальной аппроксимации. Алгоритм обработки, используемый схемами 124, 126, 128 и 130 полиномиальной аппроксимации, может обеспечивать аппроксимацию полиномиальной кривой к отклику на импульсные вихревые токи, позволяющую определять полиномиальные коэффициенты, рассмотренные выше со ссылками на фиг. 5. Полученные коэффициенты записываются для каждого датчика в каждой точке замера во встроенное устройство хранения данных типа системы 22 сбора данных. Хранение только полиномиальных коэффициентов позволяет уменьшить объем данных, хранимых во встроенном запоминающем устройстве, в 50-100 раз. Для уменьшения числа каналов сбора данных во время сбора данных может быть использовано дополнительное мультиплексирование. Наконец, описанный алгоритм включает в себя в качестве части подпрограммы аппроксимации кривых функцию низкочастотной фильтрации.
По окончании контроля трубопровода система 22 сбора данных может быть подключена к компьютеру для восстановления собранных данных. Если данные соответствуют параметрическим коэффициентам, как описывается выше, то с целью вычисления значения толщины в любой точке, подвергнутой контролю, к полиномиальным коэффициентам применяется передаточная функция. Коэффициенты полученного сигнала используются для аппроксимации нелинейной передаточной функции, связывающей коэффициенты аппроксимации с толщиной, проницаемостью, удельной проводимостью и отслаиванием контрольных образцов, отклики от которых были подвергнуты измерению. При проведении последующих операций контроля трубопровода с неизвестными физическими параметрами осуществляется параметризация измеренного отклика на импульсные вихревые токи и для интерпретации коэффициентов аппроксимации и оценки физических параметров и отслаивания датчика используется предварительно вычисленная передаточная функция. Для создания соответствующей передаточной функции для каждого датчика согласно его положению на секторе датчиков и на ступени датчиков может быть разработано заказное программное обеспечение. Использование вихревых токов позволяет осуществлять построение и анализ двумерных изображений поверхности трубопровода, подвергаемого контролю. Для локализации мест нежелательного истончения стенок могут быть использованы традиционные способы обработки и анализа изображений. Такие места могут быть подвергнуты ремонтным операциям.
На фиг. 7 представлена блок-схема последовательности типичных этапов работы датчика PEC согласно типичному примеру осуществления настоящего изобретения. В целом эта блок-схема обозначена ссылочной позицией 132. Процесс начинается с этапа 134. На этапе 136 устройство измерения импульсных вихревых токов типа PIGа, представленного на фиг. 1, проходит через трубопровод. Как описывается выше, устройство измерения импульсных вихревых токов содержит множество ступеней. Каждая из множества ступеней адаптирована к перемещению между сжатым состоянием, при котором множество датчиков размещено вокруг, по меньшей мере, участка окружности каждой из множества ступеней без зазора между ними, и растянутым состоянием, при котором между датчиками, установленными на каждой из множества ступеней, существует, по меньшей мере, один зазор. Множество датчиков размещено так, что зазор между датчиками, размещенными вокруг первой одной из множества ступеней в растянутом состоянии совмещен с и смещен в продольном направлении от местоположения, по меньшей мере, некоторых из множества датчиков вокруг, по меньшей мере, второй одной из множества ступеней.
На этапе 138 устройство измерения импульсного вихревого тока размещается в сжатом состоянии для облегчения прохождения через суженный участок трубопровода.
Выше в данном документе были проиллюстрированы и описаны только некоторые признаки изобретения, однако специалистам в данной области техники очевидна возможность внесения в него различных изменений и дополнений. Поэтому следует понимать, что прилагаемая формула изобретения предполагает охват всех таких изменений и дополнений, не выходящих за пределы существа изобретения.
1. Устройство контроля трубопроводов импульсными вихревыми токами, содержащее
множество ступеней, разнесенных в продольном направлении одна от другой и адаптированных к перемещению между сжатым состоянием и растянутым состоянием; и множество датчиков импульсных вихревых токов, размещенных вокруг, по меньшей мере, участка окружности каждой из множества ступеней в сжатом состоянии, по меньшей мере, с одним зазором между датчиками импульсных вихревых токов в каждой из множества ступеней в растянутом состоянии, причем множество датчиков импульсных вихревых токов размещено так, что, по меньшей мере, один зазор в первой одной из множества ступеней совмещен с участком второй одной из множества ступеней, имеющей размещенные на ней датчики импульсных вихревых токов, так, что полный охват трубопровода по окружности обеспечен посредством датчиков импульсных вихревых токов.
2. Устройство контроля трубопроводов импульсными вихревыми токами по п.1, в котором каждая из множества ступеней содержит множество секторов датчиков.
3. Устройство контроля трубопроводов импульсными вихревыми токами по п.2, в котором некоторые из множества датчиков импульсных вихревых токов размещены в виде линеек на каждом из множества секторов датчиков.
4. Устройство контроля трубопроводов импульсными вихревыми токами по п.1, содержащее модуль управления, который обеспечивает подачу на генератор импульсов сигнала, инициирующего подачу входного сигнала импульсных вихревых токов генератором импульсов на катушку возбуждения для возбуждения, по меньшей мере, некоторых из множества датчиков импульсных вихревых токов.
5. Устройство контроля трубопроводов импульсными вихревыми токами по п.4, в котором катушка возбуждения размещена рядом, по меньшей мере, с некоторыми из множества датчиков импульсных вихревых токов.
6. Устройство контроля трубопроводов импульсными вихревыми токами по п.1, содержащее схему предварительной обработки, адаптированную к приему данных от множества датчиков импульсных вихревых токов и выполнению фильтрации и ограничения амплитуды для данных.
7. Устройство контроля трубопроводов импульсными вихревыми токами по п.1, содержащее модуль полиномиальной аппроксимации, адаптированный к приему данных, полученных с помощью множества датчиков импульсных вихревых токов, и вычислению, по меньшей мере, одного коэффициента полиномиального уравнения, которое аппроксимирует сигнал, соответствующий принимаемым данным.
8. Устройство контроля трубопроводов импульсными вихревыми токами по п.7, содержащее систему сбора данных, которая адаптирована к хранению, по меньшей мере, одного коэффициента.
9. Прибор контроля трубопроводов (PIG), содержащий
множество ступеней, разнесенных в продольном направлении одна от другой и адаптированных к перемещению между сжатым состоянием и растянутым состоянием; и множество датчиков импульсных вихревых токов, размещенных вокруг, по меньшей мере, участка окружности каждой из множества ступеней в сжатом состоянии, по меньшей мере, с одним зазором между датчиками импульсных вихревых токов в каждой из множества ступеней в растянутом состоянии, причем множество датчиков импульсных вихревых токов размещено так, что, по меньшей мере, один зазор в первой одной из множества ступеней совмещен с участком второй одной из множества ступеней, имеющей размещенные на ней датчики импульсных вихревых токов и так, что полный охват трубопровода по окружности обеспечен посредством датчиков импульсных вихревых токов;
модуль сбора данных, который адаптирован к приему данных, соответствующих состоянию трубопровода, от множества датчиков; и
источник питания, который адаптирован к подаче питания на модуль сбора данных.
10. Прибор по п.9, содержащий позиционный компонент, адаптированный к определению положения РIGа в трубопроводе.
11. Прибор по п.9, в котором каждая из множества ступеней содержит множество секторов датчиков.
12. Прибор по п.11, в котором некоторые из множества датчиков размещены в виде линеек на каждом из множества секторов датчиков.
13. Прибор по п.9, содержащий модуль управления, который обеспечивает подачу на генератор импульсов сигнала, инициирующего подачу входного сигнала импульсных вихревых токов генератором импульсов на катушку возбуждения для возбуждения, по меньшей мере, некоторых из множества датчиков.
14. Прибор по п.13, в котором катушка возбуждения размещена рядом, по меньшей мере, с некоторыми из множества датчиков.
15. Прибор по п.9, содержащий схему предварительной обработки, адаптированную к приему данных от множества датчиков импульсных вихревых токов и выполнению фильтрации и ограничения амплитуды на данных.
16. Прибор по п.9, содержащий модуль полиномиальной аппроксимации, адаптированный к приему данных, полученных с помощью множества датчиков импульсных вихревых токов, и вычислению, по меньшей мере, одного коэффициента полиномиального уравнения, которое аппроксимирует сигнал, соответствующий принимаемым данным.
17. Прибор по п.16, содержащий систему сбора данных, которая адаптирована к хранению, по меньшей мере, одного коэффициента.
18. Способ оценки трубопровода, содержащий этапы, на которых
перемещают устройство измерения импульсных вихревых токов через трубопровод, где устройство измерения импульсных вихревых токов содержит множество ступеней, причем каждая из множества ступеней адаптирована к перемещению между сжатым состоянием, при котором множество датчиков импульсных вихревых токов размещено вокруг, по меньшей мере, участка окружности каждой из множества ступеней без зазора между ними, и растянутым состоянием, при котором между датчиками, установленными на каждой из множества ступеней, существует, по меньшей мере, один зазор и множество датчиков импульсных вихревых токов размещено так, что зазор между датчиками импульсных вихревых токов, размещенными вокруг первой одной из множества ступеней в растянутом состоянии, совмещен с и смещен в продольном направлении от местоположения, по меньшей мере, некоторых из множества датчиков импульсных вихревых токов вокруг, по меньшей мере, второй одной из множества ступеней так, что полный охват трубопровода по окружности обеспечен посредством датчиков импульсных вихревых токов; и размещают устройство измерения импульсных вихревых токов в сжатом состоянии для прохождения через суженный участок трубопровода.
19. Способ по п.18, содержащий этап, на котором обеспечивают подачу на генератор импульсов сигнала, инициирующего подачу входного сигнала импульсных вихревых токов генератором импульсов на катушку возбуждения для возбуждения, по меньшей мере, некоторых из множества датчиков.
20. Способ по п.18, содержащий этапы, на которых принимают данные данных от множества датчиков импульсных вихревых токов; выполняют операции фильтрации на принимаемых данных и выполняют операции ограничения амплитуды на принимаемых данных.
21. Способ по п.18, содержащий этапы, на которых выполняют операции полиномиального аппроксимации на данных, принимаемых от множества датчиков импульсных вихревых токов; и вычисляют, по меньшей мере, один коэффициент полиномиального уравнения, который аппроксимирует сигнал, соответствующий принимаемым данным.
22. Способ по п.21, содержащий этап, на котором сохраняют, по меньшей мере, один коэффициент в модуле сбора данных.
